3、简答题-2
（1）隧道的定义及分类
答：隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。按照隧道所处的地质条件分类：分为土质隧道和石质隧道。按照隧道的长度分类：分为短隧道（L≤500m）、中长隧道（500＜L＜1000m）、长隧道（1000≤L≤3000m）和特长隧道（L＞3000m）。按照横断面积的大小划分标准分类：分为极小断面隧道（2～3㎡）、小断面隧道（3～10㎡）、中等断面隧道（10～50㎡）、大断面隧道（50～100㎡）和特大断面隧道（大于100㎡）。按照隧道埋置的深度分类：分为浅埋隧道和深埋隧道。
（2）选择越岭隧道位置时所需考虑的主要因素有哪些？
答：（1）垭口位置的选定：从地形上考虑，隧道宜选在山体比较狭隘的鞍部即口附近的底部通过，因为垭口处的山体相对较薄，隧道的穿越长度较短，有利于降低工程投资，但地质条件对垭口位置影响也较大，应优先选择地质相对较好的口。（2）隧道高程的确定：综合考虑工程造价和运营效率等要素对隧道进行比选，给出最佳方案。
（3）河谷隧道位置选择的注意要点是？
答：宁里勿外。河谷线上,隧道位置稍向内靠为好。
（4）简述在褶曲地段（向斜、背斜）布置隧道时，隧道结构的受力情况
答：隧道穿过褶曲构造时，选在背斜中要比向斜有利。如果恰在褶曲的两翼，将受到偏侧压力，结构需加强。
（5）确定隧道洞口位置时主要原则及其目的
答：原则：1、隧道洞口设置必须贯彻早进晚出的原则；2、洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处；3、洞口应避开不良地质地段隧道洞口；4、设置不应破坏自然环境，并与自然环境相协调；5、隧道洞口设置后的边仰坡要保证围岩稳定和运输安全；6、隧道洞口设置必须做好排水系统边仰坡及路堑的水不得流入隧道。7、洞口线路宜与等高线正交。目的：为了施工及运营的安全。
（6）隧道衬砌断面初步拟定需考虑的因素
答：内轮廓（符合隧道建筑界限）、结构曲线（尽可能的符合荷载作用下的压力线）和界面厚度（具有足够的强度）。
（7）简要比较单洞双线隧道方案和双洞单线方案
答：两座单线隧道方案和一座双线隧道方案的比较，这主要是针对铁路复线隧道而言双线隧道（优点：隧道对周边环境的影响宽度小，选线时易于安排布置，总的洞室段面开挖面积较小，开挖跨度较大，工作面较宽散，利于作业，施工通风环境较好，维修养护较方便；缺点：断面跨度大，所受围岩压力也就大，不利于围岩的稳定，对支护的要求较高，列车活塞风效应差，因而运营通风效果受到影响）单线隧道（优缺点：正好相反）
（8）公路隧道衬砌的主要方式及适用性
答：1）整体式混凝土衬砌：是指就地灌注混凝土衬砌，也称模筑混凝土衬砌。其工艺流程为，先立模，再灌注，然后养生、最后拆模。模筑衬砌的特点是：对地层条件的适应
性较强，易于按需要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木模板、钢模板或衬砌台车等。整体式混凝土衬砌又分为整体式混凝土直墙式和曲墙式衬砌两种形式。整体式混凝土直墙式适用于地质条件比较好，属于我国交通隧道围岩分级中的I、II、III级围岩。曲墙式衬砌：适用于地质比较差，岩体松散破碎，强度不高，又有地下水，侧向水平压力也相当大的情况。2）拼装式衬砌：是指由若干在工厂或现场预先制备的构件运入坑道内，然后用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。由于拼装式衬砌存在着一些缺点，目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道中应用，在我国铁路和公路隧道上，未能推广使用。3）锚喷支护：喷射混凝土是以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土拌合料和水混合成为浆状，喷射到坑道的岩壁上凝结而成。在围岩不够稳定时，可加设锚杆和金属网，构成一种支护形式，简称喷锚支护。适用范围广，并能适应软弱和膨胀性地层隧道开挖及可用于整治坍方和隧道衬砌的裂损。4）复合式衬砌：把衬砌结构分成不止一层，在不同的时间上先后施作的。可广泛应用于各种隧道工程中，多用于公路隧道中。5）连拱衬砌：就是将两隧道之间的岩体用混凝土取代，或者说是将隧道相邻的边墙连接成一个整体，形成双洞拱墙相连的一种结构形式。一般只适用于长度不超过500米的短隧道。
（9）复合式衬砌的概念与组成
答：复合衬砌是用锚喷支护作初期支护，模筑混凝土做二次衬砌的一种组合衬砌（二层间有或无防水层）。复合式衬砌结构由初期支护、防水层和二次衬砌组成。
（10）隧道洞门的主要作用、结构类型与适用条件、洞门顶部的构造要求
答：隧道洞门的作用有：减少土石方的开挖量。稳定边、仰坡。引离地表水流。装饰、美观洞口。结构类型：①洞口环框：当洞口石质为坚硬而稳定的I级围岩，地形陡峻而又无法排水要求时，可以设置一种不承载的简单洞口环框。②端墙式洞门：适用于地形开阔，
岩质基本稳定的I~III级围岩地区，支护洞口仰坡，并将仰坡水流汇集排出。③翼墙式洞门：当洞口地质较差，山体纵向推力较大时，可以在端墙式洞门意外，增加单侧或双侧的翼墙，即翼墙式洞门。④柱式洞门：当地形较陡，地质条件较差，仰坡有下滑的可能性，而又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可以在端墙中部设置两个断面较大的柱墩，以增加断墙的稳定性。⑤台阶式洞门：当洞门处于傍山侧坡地区，洞门一侧边坡较高时，为减小仰坡高度及外漏坡长，可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式。⑥斜交洞门：当线路方向与地形等高线斜交时，也可将洞门做成与地形等高线一致，使洞门左右可以仍保持近似对称。⑦削竹式洞门：当隧道洞门段有一节较长的明洞衬砌时，由于洞门背后一定范围内是以回填土为主，山体的推滑力不大时地形相对比较对称和不太陡峻，可采用削竹式洞门。
（11）明洞的结构类型
答：隧道明洞的类型及特点：
（一）拱式明洞
（1）路式对称型适用于路边坡处于对称或接近对称，边坡岩层基本稳定，仅防止边坡有少量坍塌、落石。（2）路堑式偏压型适用于两侧边坡高差较大的不对称路堑。（3）半路堑式偏压型适用于地形倾斜，低侧处路堑外侧有较宽敞的地面供回填土石，以增加明洞抵抗侧向压力的能力。（4）半路暂式单压型适用于傍山隧道洞口的半路堑地段。因外侧地形狭小，地面陡峻，无法回填土石以平衡内侧压力。
（二）棚式明洞
（1）盖板式明洞盖板式明洞由内墙、外墙及钢筋混凝土盖板组成简支结构。（2）刚架式明洞地形狭窄，山坡陡峻，基岩埋置较深而上部地基稳定性差时，可采用刚架式外墙。该明洞主要由外侧刚架，内侧重力式墩台结构、横顶梁、底横撑以及钢筋混凝土盖板组成。（3）悬臂式明洞对稳定而陡峻的山坡，外侧地形难以满足一般棚洞的地基要求，且落石不太严重时，可修建悬臂式明洞。内墙为重力式，上接筑悬臂式横梁，其上铺以盖板，在盖板的内段设平衡重来维持结构受外荷载作用下的稳定性。
（12）地下结构与地面结构的主要区别
答：1. 计算理论、设计和施工方法区别。 2. 地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。 3. 地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。
（13）隧道围岩的概念
答：围岩：是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体。
（14）进行围岩分级时一般都应考虑的主要因素
答：围岩分级有两个基本要素：岩体坚硬程度和完整程度，划分围岩级别时，根据两个基本要素初步分级，再在此基础上进行修正：1、有地下水；2、围岩稳定性由软弱结构面影响，并由一组起控制作用；3、存在高初始应力。
（15）围岩初始应力场、二次应力场与三次应力场的概念
答：初始应力场：初始应力主要影响地下侗室围岩的应力重分布、围岩的变形和稳定性、山岩压力的大小、岩坡和岩基的稳定性，是工程设计中必不可少的原始资料，一般应通过现场测量的方法（如应力解除法）来测定。工程中近似计算时，往往用自重应力代替。在空间的分布状态称“原岩应力场”或“初始应力场.
二次应力场：岩体有了变形的空间，由于应力局部释放使岩体发生卸载而向隧道内变形，原来平衡的三维初始应力状态必然要引起应力的重新分布，这种重新分布的应力场称为二次应力场。
三次应力场：通过物体内一点可以作出无数个不同取向的截面，其中一定可以选出三个互相垂直的截面，在它上面只有正应力作用，剪应力等于零，用这三个截面表达的某点上的应力，即称为此点的应力状态。三个主应力不等且都不等于零的应力状态称为三轴（三维、空间）应力状态
4、简答题-3
（1）新奥法的基本概念、要素、施工原则，及与传统矿山法的区别
答：新奥法：即奥地利隧道施工新方法，是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。新奥法与传统矿山法相比，除了能节省大量木材外，还能及时施作，因而能有效的控制围岩变形，并充分发挥围岩的承载能力。强调闭合支护使得新奥法更符合岩体力学的原则，有利于稳定围岩；控制爆破比常规爆破要优越得多，它能按设计要求有效的形成开挖轮廓线，并能将爆破对围岩的扰动降低到最低的程度，新奥法的分块在同样的条件下都要少于传统的矿山法，这是因为采用了喷锚支护的缘故。同时，因为没有了矿山法中纵横交错的密布的木支撑，使得新奥法
施工的工作空间大为阔展，给施工创造了有利条件。
（2）采用新奥法施工时的主要施工方法及其适用条件
答：1）全断面法其优点是：工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；工作空间大，便于开展大型机械化施工；开挖一次成型，对围岩的扰动次数少，有利于围岩的稳定；施工进度快，这是矿山法中进度最快的方法。
全断面法原则上适用于IⅣ~I级围岩中的铁路单线隧道、Ⅲ~I级围岩中的铁路双线和公路双车道隧道；必须具备大型施工机械；隧道长度或施工区段长度不宜太短，否则采用机械化施工的经济性差，根据经验，这个长度不宜小于1km。
2）台阶法，分为：①长台阶法，②短台阶法，③超短台阶法。其共同特点是初期支护能尽快闭合。长台阶法适用范围较全断面法广泛，当全断面缺乏大型机械，或者短隧道施工调用大型机械不划算时，都可以考虑改用长台阶法，长台阶法一般用于Ⅲ~I级围岩中的双线铁路隧道，或IV级围岩中的单线铁路隧道，以及公路隧道中开挖宽度相当的隧道。短台阶法缺点是长度有限，出磕时对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业，可以用于稳定性较差的围岩，主要用于V、IV级围岩。超短台阶法适用于在软弱地层中开挖的施工方法，一般在爆破施工难度较大的地层（如膨胀性围岩、土质地层等）中采用。
3）分部开挖法，分为：①环形开挖留核心土法，②单侧壁导坑法，③双侧壁导坑法。环形开挖留核心土法（台阶分部开挖法、留核心土法）主要优点：①开挖工作面稳定性较好。②施工安全性好。③施工速度可加快。适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩。单侧壁导坑法主要优点是明显地提高了围岩的稳定性，缺点是提高工程的造价。适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩。双侧壁导坑法特点是施工安全，但进度慢，成本
高。适用于在软弱围岩中，当隧道跨度更大，或因环境要求，对地表沉陷需严格控制时。
4）其它施工方法。中隔墙法（简称“CD”法）和交叉中隔墙法（简称“CRD”法），适用于软弱地层的施工方法，特别是对于控制地表沉陷有很好的效果，一般主要用于城市地铁隧道施工中。
（3）台阶法的主要类型及其适用条件
答：台阶法，分为：①长台阶法，②短台阶法，③超短台阶法。其共同特点是初期支护能尽快闭合。长台阶法适用范围较全断面法广泛，当全断面缺乏大型机械，或者短隧道施工调用大型机械不划算时，都可以考虑改用长台阶法，长台阶法一般用于Ⅲ~I级围岩中的双线铁路隧道，或IV级围岩中的单线铁路隧道，以及公路隧道中开挖宽度相当的隧道。短台阶法缺点是长度有限，出磕时对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业，可以用于稳定性较差的围岩，主要用于V、IV级围岩。超短台阶法适用于在软弱地层中开挖的施工方法，一般在爆破施工难度较大的地层（如膨胀性围岩、土质地层等）中采用。
（4）隧道施工中常用的施工辅助措施
答：在钻爆法施工过程中，隧道随时可能会遇到开挖工作面不能自稳，或地表沉陷过大的情况，为了确保隧道工程顺利进行和施工安全，必须采取一定的工程措施对地层进行支护或预加固。称之为辅助施工措施。具体分为预加固和预支护。其中，预支护措施有：预留核心土，喷射混凝土封闭开挖工作面、超前锚杆（亦可用小钢管）、管棚、临时仰拱封底。预加固措施有：预注浆加固地层、地表锚喷预加固。而兼有预支护和预加固双重作用的有超前小导管注浆。
（5）喷锚支护的类型、锚杆的支护效应、喷射混凝土的作用
答：喷锚支护的结构类型可以分为：纯喷射混凝土支护、锚杆支护、喷射混凝土加锚杆联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网（或加钢拱架）的联合支护四类。
支护效应：悬吊作用，组合梁作用，挤压加固作用，围岩补强作用；喷射混凝土作用：支撑围岩、卸载作用、填平补强围岩、覆盖围岩表面、阻止围岩松动、分配外力。
（6）辅助坑道的类型及适用条件
答：隧道施工中的辅助坑道有：横洞、斜井、竖井、平行导坑等。
（1）横洞：当隧道傍山沿河、侧向覆盖层较薄时，就可以考虑设置横洞。（2）平行导坑：对于长大越岭隧道，由于地形限制，或因机具设备条件、运输道路等条件的限制，无法选用横洞、竖井、斜井等辅助坑道时，为加快施工速度，及超前地质勘察，可采用平行导坑方案。（3）斜井：当隧道洞身一侧有较开阔的山谷且覆盖不太厚时，可考虑设置斜井。（4）竖井：覆盖层较薄的长隧道、或在中间适当位置覆盖层不厚、具备提升设备、施工中又需增加工作面，则可用竖井增加工作面的方案。
（7）监控量测的目的与内容，哪些是隧道监测的必测项目
答：监控量测项目和内容：1、地质和支护状态现场观察：开挖面附近的围岩稳定性，围岩构造情况，支护变形与稳定情况，准确掌握围岩情况2、岩体力学参数测试：抗压强度、变形模量、黏聚力、内摩擦角、泊松比3、应力应变测试：岩体原岩应力，围岩应力、应变，支护结构的应力、应变4、压力测试：支护上的围岩压力、渗水压力5、位移测试：
围岩位移、支护结构位移6、温度测试：岩体、洞内、洞外温度7、物理测试：弹性波测试，即纵波速度、横波速度、动弹性模量、泊松比。
项目名称：地质和支护状态观察、周边位移、拱顶下沉、地表下沉、围岩内部位移（地表设点、洞内设点）、围岩压力及两侧支护间压力、钢支撑内力及外力、支护衬砌内应力表应力及裂缝测试、锚杆或锚索内力及抗拔力、围岩弹性波测试。
5、论述题-2
（1）简述施工过程（二次衬砌前）可能发生的问题及对策
6、论述题-3
（1）根据本课程的学习，论述我国隧道工程的发展方向
我国隧道的发展方向：
1、推进城市隧道和水下隧道技术的发展。
2、提高隧道机械化施工水平，减轻劳动强度。
3、提高隧道防排水技术，减少隧道病害。
4、推进隧道信息化施工，发展隧道超前地质预报技术，加强现场动态设计与科学的施工管理。
5、隧道防灾救援措施系统化。
6、做好隧道洞口的景观设计。
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